Ana içerik
Konu: Kimya Kütüphanesi > Ünite 13
Ders 2: Asit Baz DengesiZayıf Asit Baz Dengesi
Zayıf asit ve baz iyonlaşma tepkimeleri ve ilişkili denge sabitlerini, Ka ve Kb'yi, Ka ve Kb'yi pH ile ilişkilendirmeyi ve yüzdelik ayrışmayı hesaplamayı öğrenelim.
Önemli noktalar:
- Genel monoprotik zayıf bir asit
ile eşlenik baz için denge sabiti aşağıdaki gibi ifade edilebilir:
- Asit ayrışma (iyonizasyon) sabiti
zayıf bir asidin ne kadar ayrıştığını belirler. değerinin büyük olması, asidin kuvvetli olduğu anlamına gelir (bunun, tam tersi de doğrudur). - Genel zayıf bir baz
ile eşlenik asit için denge sabiti aşağıdaki gibi ifade edilebilir:
- Baz ayrışma sabiti (ya da baz iyonizasyon sabiti)
zayıf bir bazın ne kadar iyonlaşacağını belirler. değerinin büyük olması, bazın kuvvetli olduğu anlamına gelir (bunun, tam tersi de doğrudur).
Kuvvetli ve zayıf asit-bazlar
Kuvvetli asitler ve bazlar, çözeltilerde tamamen çözünüp (ayrışıp) iyon oluşturan türlerdir. Karşıt olarak zayıf asit ve bazlar kısmen iyonlaşırlar ve iyonlaşma tepkimeleri tersinirdir. Bu yüzden, zayıf asit ve baz çözeltileri, dinamik dengede birden çok yüklü ve yüksüz tür barındırır.
Bu makalede, asit ve baz ayrışma tepkimelerinden ve bunlara bağlı denge sabitleri olan, (asit ayrışma sabiti) ve 'yi (baz ayrışma sabiti) ele alacağız.
Alıştırma: Asit kuvvetiyle 'ı karşılaştıralım
Problem 1: Aynı konsantrasyona sahip zayıf ve kuvvetli asitler
Elimizde, biri hidroflorik asit ( ), diğeri de hidrobromik asit ( ) olan iki sulu çözelti var. Çözeltilerin hangisinin 'ı daha düşüktür?
Problem 2: Farklı konsantrasyonlara sahip zayıf ve kuvvetli asitler
Bu defa, elimizde hidroflorik asit ( ) ve ve hidrobromik asit ( ) çözeltilerimiz var. Çözeltilerin hangisinin 'ı daha düşüktür?
Hidroflorik asitin ayrışma tepkimesinin denge sabitini bilmediğimizi varsayalım.
Zayıf asitler ve ayrışma sabiti
Zayıf asitler, çözeltilerde tamamen çözünmeyen asitlerdir. Başka bir deyişle kuvvetli olmayan herhangi bir asit, zayıf bir asittir.
Zayıf asidin kuvveti, ne kadar çözündüğüne (ayrıştığına) bağlıdır; başka bir deyişle, daha çok ayrışan asitler, daha kuvvetli asitlerdir. Zayıf asitlerin göreli kuvvetlerini ölçmek için, asit ayrışma tepkimelerinin denge sabiti olan asit ayrışma sabitine bakarız.
Genel monoprotik zayıf bir asit için su içinde ayrışma tepkimesi aşağıdaki gibi yazılabilir:
Bu tepkimeye göre, denge sabiti ifademizi aşağıdaki gibi yazabiliriz:
Denge ifadesi, ürünlerin tepkimeye girenlere oranıdır. çözünerek, daha fazla ve eşlenik baz elde etmemizi sağladığında daha kuvvetli kabul edilir ve değeri artar. , ile bağlantılı olduğundan, çözeltinin 'ı, ve asit konsantrasyonun bir fonksiyonu olur: bu da, asit konsantrasyonu ve/veya arttıkça 'ın düşeceği anlamına gelir.
Yaygın zayıf asitler
Karboksilik asitler, organik zayıf asitler arasında yaygın görülen bir fonksiyonel gruptur, formülleri de 'dir. Malik asit , iki karboksil asit grubu içeren bir organik asittir, elma ve başka meyvelerin ekşi tadının kaynağıdır. Molekülde iki karboksil asit grubu olduğu için malik asit iki protona kadar proton verebilir.
Aşağıdaki tablo zayıf asitler ve değerleri için farklı örnekler içerir:
İsim | Formül | |
---|---|---|
Amonyum | ||
Kloröz asit | ||
Hidroflorik asit | ||
Asetik asit |
Kavram kontrolü: Yukarıdaki tabloya göre, asetik asit mi yoksa hidroflorik asit mi daha kuvvetli bir asittir?
1. Örnek: Zayıf bir asidin çözünme yüzdesini hesaplayalım
Zayıf bir asidin, çözeltide ne kadarının çözündüğünü ölçmenin bir yolu çözünme yüzdesini hesaplamaktır. Zayıf asitlerin çözünme yüzdesi aşağıdaki gibi hesaplanabilir:
Nitröz asidin , 'de değeri ise, nitröz asidin çözeltideki çözünme yüzdesi nedir?
Bu örneği adım adım çözelim!
1. Adım: Asidin dengelenmiş çözünme tepkimesini yazalım
İlk olarak 'in sudaki dengeli çözünme tepkimesini yazalım. Nitröz asit, oluşturmak için suya bir proton verebilir:
2. Adım: için bir ifade yazalım
1. Adım'daki denklemi kullanarak nitröz asidin ifadesini yazabiliriz:
3. Adım: Dengede ve 'yi bulalım
Sonrasında ifademizde, tablosu kullanarak denge konsantrasyonları için cebirsel ifadeler belirleyebiliriz:
Başlangıç | ||||
Değişim | ||||
Denge |
Denge konsantrasyonlarını ifademize koyduğumuzda, aşağıdaki denklemi elde ederiz:
Bu ifadeyi sadeleştirdiğimizde, aşağıdaki denklemi elde ederiz.
İki yöntem de sonucunu verecektir. Buna göre, .
4. Adım: Çözünme yüzdesini hesaplayalım
Çözünme yüzdesini hesaplamak için 3. Adımda kullandığımız denge konsantrasyonları kullanabiliriz:
Buna göre, çözeltideki 'nin 'si ve iyonlarına çözünmüştür.
Zayıf bazlar ve
Şimdi de, baz iyonlaşma sabiti olarak adlandırılan baz ayrışma sabitini ( ) inceleyelim. Genel zayıf bir bazın ( ), sudaki iyonlaşma tepkimesi ile başlayalım. Bu tepkimede baz, hidroksit ve eşlenik asit ( ) oluşturmak için sudan bir proton alır:
Denge sabiti ( ) ifadesini aşağıdaki gibi yazabiliriz:
Bu orandan görebildiğimiz gibi baz, oluşturmak için iyonlaşır. Baz ne kadar kuvvetli ise, değeri de o kadar büyük olur. Çözeltinin 'ı hem değerinin hem de baz konsantrasyonunun bir fonksiyonu olur.
Örnek 2: Zayıf bir baz çözeltisinin 'ını hesaplayalım
Bu örnek, aslında fazladan bir adım ( 'ten bulma) içeren bir denge problemi. Hesaplamalar üzerinden adım adım ilerleyelim.
1. Adım: Dengelenmiş iyonlaşma tepkimesini yazalım
İlk olarak, amonyağın iyonlaşma tepkimesini yazalım. Amonyak, sudan bir proton alarak amonyum ( ) oluşturur:
2. Adım: için bir ifade yazalım
Bu dengelenmiş denklemden, için bir ifade elde edebiliriz:
3. Adım: Dengedeki ve değerlerini bulalım
Denge konsantrasyonlarını belirlemek için bir tablosu kullanıyoruz:
Başlangıç | ||||
Değişim | ||||
Denge |
Denge değerlerini ifademize koyduğumuzda, aşağıdaki denklemi elde ederiz:
Sadeleştirdiğimizde, aşağıdaki denklemi elde ederiz:
Bu, ikinci dereceden denklem formülü veya tahmin metodu kullanılarak çözülebilecek ikinci dereceden bir denklemdir. İki metodla da aynı sonucu elde ederiz.
4. Adım: 'değerinden 'ı bulalım
Artık hidroksitin konsantrasyonunu bildiğimize göre 'ı hesaplayabiliriz:
Buna göre, çözeltinin 'ı 11,72'dir.
Yaygın zayıf bazlar
Sabunlardan ev temizleyicilerine, zayıf bazlar hayatımızın her alanında karşımıza çıkarlar. Aminler, başka üç atoma (genelde karbon veya hidrojen) bağı olan nötr azot, organik zayıf bazlar arasında yaygın fonksiyonel bir gruptur.
Aminler baz olarak davranırlar çünkü azotun yalın elektron çiftleri, bir alabilir. Amonyak ( ) amin baza verilebilecek bir örnektir. Pridin ( ) azot içeren başka bir baz örneğidir.
Özet
- Genel monoprotik zayıf bir asit
ile eşlenik baz için denge sabiti aşağıdaki gibi ifade edilebilir:
- Asit ayrışma (iyonizasyon) sabiti
zayıf bir asidin ne kadar ayrıştığını belirler. değerinin büyük olması, asidin kuvvetli olduğu anlamına gelir (bunun, tam tersi de doğrudur). - Genel zayıf bir baz
ile eşlenik asit için denge sabiti aşağıdaki gibi ifade edilebilir:
- Baz ayrışma sabiti (ya da baz iyonizasyon sabiti)
zayıf bir bazın ne kadar iyonlaşacağını belirler. değerinin büyük olması, bazın kuvvetli olduğu anlamına gelir (bunun, tam tersi de doğrudur).
Bunu deneyin!
Tartışmaya katılmak ister misiniz?
- Örnek: Zayıf bir asidin çözünme yüzdesini hesaplayalım sorusu temelinde (Nitröz asit ile ilgili soru) bir kaç sorum var.
1. Bulduğunuz çözünme yüzdesi (%3.2), zayıf asitin denge halindeki çözünme yüzdesini mi yoksa spot olarak o anlık durumdaki çözünme yüzdesini mi gösteriyor ?
2. Çözünme yüzdesi % 5 olan zayıf asit çözünme yüzdesi %3.2 olan zayıf asite göre daha iyi yoksa daha kötü bir tampon mudur.
3. Neden tamponların pKa değeri pH'a yaklaştıkça daha iyi bir tampon özelliği gösterir?
4. 3 cü soruya göre tüm tamponlarda pKa değerlerinin üretim aşamasında 7 olması mı istenir.
Teşekkürler,(1 oy)